Volumetria de Neutralização
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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Química Analítica Clássica Volumetria de Neutralização Profa. Kátia Messias Bichinho 2010/2 UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Química Analítica Clássica Conteúdo 1. Volumetria de neutralização 2. Definição de indicadores ácido/base 3. Ação dos indicadores ácido/base 4. Tipos de indicadores ácido/base 5. Curvas de titulação ácido/base 6. Aplicações e Cálculos Química Analítica Clássica Volumetria de Neutralização São métodos de análise química clássica amplamente empregados para determinar quantidades de ácidos e de bases. Química Analítica Clássica Volumetria de Neutralização Exemplo Triglicerídeos lipase monoglicerídeo + 2 ácido graxo A quantidade de ácido graxo formada devido à ação da enzima lipase é titulado com solução padrão de NaOH, usando indicador fenolftaleína. Observação: o analito pode ser originalmente um ácido ou uma base ou pode ser um composto que possa ser convertido em ácido ou base. Química Analítica Clássica Indicadores ácido/base Definição Um indicador ácido/base é um ácido orgânico fraco ou uma base orgânica fraca, cuja forma não dissociada possui cor diferente daquela exibida por sua base conjugada ou seu ácido conjugado. Química Analítica Clássica Indicadores ácido/base Exemplo: indicador tipo ácido orgânico fraco Hind + H20 H30+ + IndCor ácida Cor básica Forma não Forma dissociada dissociada Base conjugada Ka = [H30+] [Ind-] [Hind] [H30+] = Ka [Hind] [Ind-] Química Analítica Clássica Indicadores ácido/base Exemplo: indicador tipo base orgânica fraca In + H20 InH+ + OHCor básica Cor ácida Forma não Forma dissociada dissociada Ácido conjugado Química Analítica Clássica Indicadores ácido/base A característica de um indicador ácido/base é que exibe coloração diferenciada em função do pH da solução. Podem ser tanto substâncias naturais como sintéticas. Química Analítica Clássica Indicadores ácido/base Fenolftaleína Teoria de Ostwald: mudança de cor de um indicador deve-se modifcações estruturais, que incluem formas ressonantes. Química Analítica Clássica Indicadores ácido/base Faixa de pH onde ocorre a mudança de cor O olho humano não é muito sensível a diferenças de cor provocadas pela ação dos indicadores ácido/base quando: 0,1 > [Hind] > 10 [Ind-] Química Analítica Clássica Indicadores ácido/base Faixa de pH onde ocorre a mudança de cor [H30+] = Ka [Hind] [Ind-] [H30+] = 10 Ka (máximo) ou [H30+] = 0,1 Ka (mínimo) Química Analítica Clássica Indicadores ácido/base Faixa de pH onde ocorre a mudança de cor [H30+] = 10 Ka (máximo) pH (cor ácida) = - log 10 Ka = - log 10 – log Ka pH (cor ácida) = pKa - 1 pH (cor básica) = - log 0,1Ka = - log 0,1 – log Ka pH (cor básica) = pKa + 1 Faixa de pH de um indicador é igual a pKa 1 Exemplo: indicador com Ka = 1 x 10-5, pKa = 5 Faixa de mudança de cor estará entre pH 4 e 6. Química Analítica Clássica Química Analítica Clássica Química Analítica Clássica Tipos de indicadores ácido/base 1. Indicadores Metilorange: dissolver 0,5 g de asl em um litro de água e acidificar a solução. Vermelho de metila: dissolver 1g do ácido em 600 mL de etanol e completar o volume com água para 1L. Química Analítica Clássica Tipos de indicadores ácido/base 2. Indicadores mistos Em alguns casos é desejável observar uma mudança de cor em um intervalo mais estreito de pH (menor do que duas unidades de pH), o que não é possível com um indicador comum. Então, é possível misturar dois indicadores. Fenolftaleína e 1-naftolftaleína: altera a cor de rosa-pálido para violeta em pH 8,9. é utilizado para titular o ácido fosfórico até o estágio diprótico, reação que tem ponto de equivalência em pH = 8,7. Química Analítica Clássica Tipos de indicadores ácido/base 3. Indicadores universais É feita a mistura de indicadores a fim de permitir a observação de alteração de cor numa ampla faixa de pH. Indicadores universais não são apropriados para análise química quantitativa, mas podem ser utilizados para acompanhar o andamento de uma reação química. Química Analítica Clássica Tipos de indicadores ácido/base 4. Indicadores para titulações não-aquosas São poucos os indicadores disponíveis para titulações não aquosas. Cristal violeta, vermelho de metila, 1-naftol benzeína, azul de Oracet B, vermelho de quinaldina e azul de timol. Recurso viável: potenciométrica. utilizar a titulação Curvas de Titulação • Titulação de um ácido forte por uma base forte 19 Curvas de Titulação • Titulação de um ácido forte por uma base forte Efeito da concentração 20 Curvas de Titulação • Titulação de um ácido fraco por uma base forte 21 Curvas de Titulação • Titulação de um ácido fraco por uma base forte 22 Indicadores ácido-base 23 Curvas de Titulação • Titulação de ácidos fracos por uma base forte Efeito da força do ácido 24 Curvas de Titulação • Titulação de uma base fraca por um ácido forte 25 Curvas de Titulação • Titulação de uma base fraca por um ácido forte 26 Curvas de Titulação • Titulação de uma base fraca por um ácido forte 27 Curvas de Titulação • Titulação de ácido diprótico fraco por base forte 28 Curvas de Titulação • Titulação de um ácido poliprótico com base forte 29 Aplicações e cálculos • Preparação de soluções Exercícios Skoog 8ª edição 16.8 Como você prepararia 2L de: a) KOH 0,15 mol L-1 a partir do reagente sólido. R. É necessário dissolver 16,8 g de KOH em 2L de água destilada. b) Ba(OH)2.8H2O 0,015 mol L-1 a partir do reagente sólido. R. É necessário dissolver 9,46g de Ba(OH)2.8H2O c) HCl 0,200 mol L-1 R. É medir 119,7 mL do reagente, diluir em água destilada e depois completar o volume para 2L. 30 Aplicações e cálculos • Padronização de ácidos fortes Carbonato de Sódio Os ácidos são frequentemente padronizados contra quantidades conhecidas de carbonato de sódio, medidas em balança analítica. O carbonato de sódio ocorre naturalmente em grandes depósitos de Na2CO3. 10H2O ou Na2CO3. NaHCO3 . 2H2O. Esses minerais encontram largo uso tanto na indústria de vidros como em muitas outras. O carbonato de sódio de grau padrão primário é manufaturado pela purificação extensiva desses minerais. 31 Aplicações e cálculos • Padronização de ácidos fortes Carbonato de Sódio Dois pontos finais são obtidos na titulação do carbonato de sódio. O primeiro corresponde à conversão do carbonato para hidrogênio carbonato, que ocorre aproximadamente em a pH 8,3; o segundo, envolvendo a formação de dióxido de carbono, é observado ao redor do pH 3,8. 32 Aplicações e cálculos • Titulação de ácido fraco com base forte Exercícios Skoog 8ª edição 16.19 Uma amostra de 50,00 mL de um vinho de mesa branco requer 21,48 mL de uma solução de NaOH 0,037776 mol L-1 para atingir o ponto final da titulação com fenolftaleína. Expressar a acidez do vinho em termos de gramas de ácido tartárico por 100 mL. (H2C4H4O6, 150,09 g/mol). R. 0,1217 g ácido tartárico/100 mL 33 Aplicações e cálculos • Titulação de tetraborato de sódio com HCl. Exercícios Skoog 8ª edição 16.21 A titulação de uma amostra de 0,7439 g de Na2B4O7 impuro requer 31,64 mL de uma solução HCl 0,1081 mL. Expressar o resultado dessa análise em termos de percentagem de: a) Na2B4O7 R. 46,2 % em Na2B4O7 b) B (boro) R. 9,93 % em B. 34 Aplicações e cálculos • Determinação do teor de nitrogênio Exercícios Skoog 8ª edição 16.35 Uma amostra de atum enlatado, com massa igual a 0,9992g, foi analisada pelo método Kjeldahl; foi requerido um volume igual a 22,66 mL de HCl 0,1224 mol L-1 para titular a amônia liberada na reação. Calcular a percentagem de nitrogênio na amostra. R. 3,91 % em N. 35 Aplicações e cálculos • Determinação do teor ácido acético em vinagre Exercícios Skoog 8ª edição 16.48 Uma amostra de 10,00mL de vinagre (ácido acético, CH3COOH) foi pipetada para um frasco ao qual foram adicionadas duas gotas de solução de fenolftaleína e o ácido titulado com NaOH 0,1008 mol L-1. a) Se 45,62 mL da base foram requeridos para a titulação, qual é a concentração molar de ácido acético na amostra? R. 0,4598 mol L-1. b) Se a densidade da solução de ácido acético é de 1,004 g/mL, qual a percentagem de ácido acético no vinagre? R. 2,75 % m/v 36 Aplicações e cálculos • Conclusões importantes As reações de volumetria de neutralização ocorrem entre um ácido e uma base, produzindo sal e água. O pH da solução resultante no ponto de equivalência dependerá do sal formado e, portanto, da hidrólise do sal no meio aquoso. Identificar o tipo de sal formado e sua reação de hidrólise é importante para saber se o ponto de equivalência estará em pH ácido, neutro ou básico. 37 Aplicações e cálculos • Conclusões importantes O pH que corresponde ao ponto de equivalência permitirá escolher um indicador ácido/base adequado. O indicador ácido/base adequado é aquele que exibe sua mudança de cor numa faixa de pH que inclui o ponto de equivalência, permitindo, então, perceber o ponto final da reação de neutralização. 38 Aplicações e cálculos • Conclusões importantes O acompanhamento de alterações de pH durante todo o processo de titulação permite descrever as diferentes curvas de titulação ácido/base sob forma gráfica. A interpretação das curvas de titulação ácido/base permite evidenciar que a identificação do ponto final em reações que envolvem ácidos e bases fortes é bastante definida. 39 Aplicações e cálculos • Conclusões importantes A interpretação das curvas de titulação ácido/base permite concluir que a identificação do ponto final em reações que envolvem ácidos e bases fracas torna-se menos evidente. Deve-se,então, evitar titulação de ácidos fracos com bases fracas ou titulação de bases fracas com ácidos fracos. Dessa forma, para titular ácidos fracos, usa-se como titulante uma solução de base forte, em concentração adequada. Similarmente, para titular bases fracas, usa-se como titulante uma solução de ácido forte, em concentração 40 adequada.
